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气凝胶：能改变世界的多功能材料******

　　展览会上展出的具有纳米多孔结构的新型材料气凝胶服装

中新社 任海霞摄

　　【走近超材料①】

　　编者按超材料具有常规材料不具备的超常物理性质，是国际上重点关注的战略前沿领域。我国也高度重视超材料技术的发展，国家自然科学基金、新材料重大专项等都对超材料研究予以立项支持。近年来，越来越多的科研人员对超材料产生兴趣，使超材料的设计开发进入了一个崭新的天地。据此，本版推出“走近超材料”系列报道，展示超材料技术创新发展与产业化应用情况。

　　气凝胶具有高比表面积、高空隙率等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、使用温度范围广、寿命长。近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶等多种新型气凝胶。

　　气凝胶是一种超材料，它非常轻，即使把一块气凝胶放在花蕊上也不会将其压弯。目前，各种各样的气凝胶被开发出来，它们或柔软或坚硬，或导电或绝缘，应用领域广泛。1月10日，中铁一局集团有限公司表示，河南省新乡蒸汽管网项目全面通过验收。蒸汽管网对防腐、保温要求极高，其管道选用了高温离心玻璃棉及纳米气凝胶复合保温材料。项目技术负责人汪惺说，纳米气凝胶隔热效果是传统隔热材料的2—5倍，可极大提高施工质量和施工效率，降低施工成本。

　　作为目前已知导热系数最低、密度最小的固体材料，气凝胶可谓是材料领域的“隔热王者”，并已在航天、石化等领域应用。比如“天问一号”探测器发动机与火星车表面、“长征五号”遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。在我国提出“双碳”目标后，随着技术的不断创新，气凝胶的应用场景也在进一步扩大。

　　具有耐高温、高弹性、强吸附等特性

　　气凝胶是一种纳米级的多孔固态新型材料，所有孔的体积合起来占整个气凝胶体积的绝大多数，甚至可以达到99％以上，具有高比表面积、高空隙率、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构特点，化学性能稳定、导热系数低、耐高温、高弹性、强吸附、防水效果好、使用温度范围广、寿命长。

　　“可以把气凝胶理解成多孔海绵的一个纳米版。”气凝胶领域技术专家王贝尔说，其孔径在20纳米至50纳米之间。而空气分子大小约为70纳米，大于气凝胶孔隙的直径，因此空气在气凝胶上流动效率极低，加上气凝胶本身比热容很高，热辐射传递能降到最低，因而具有很好的隔热性能。

　　气凝胶主要分为无机气凝胶、有机气凝胶和有机—无机杂化气凝胶三类。其中，无机气凝胶是以无机物为主体，包括单质气凝胶、氧化物气凝胶和硫化物气凝胶等。有机气凝胶则是以有机物为主体，主要包括酚醛气凝胶、纤维素气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、壳聚糖气凝胶以及壳聚糖—纤维素气凝胶等。有机—无机杂化气凝胶可利用有机物和无机物各自优势，实现气凝胶特殊的功能化。

　　《科学》杂志2021年将气凝胶列为十大热门科学技术之一，并称其为“可以改变世界的多功能新材料”。王贝尔说，气凝胶是《科学》杂志评选出的十大新材料中，唯一一个已大规模落地于实际商业场景的材料。

　　气凝胶的制备工艺主要分为两步，即通过溶胶—凝胶过程制备凝胶，再利用一定的干燥方法将凝胶内的液态物质替换为气态，从而制得气凝胶。

　　有数据显示，在气凝胶行业的成本结构中，制造成本约占45%。苏州锦富技术股份有限公司董事长助理郑松说，降低气凝胶成本是行业正在努力的一个方向，目前主要路径之一是自动化产线的落地，而成本降低将会打开更多的应用场景。

　　生物质基气凝胶成研究热点

　　据中国石油管道科技研究中心评估，以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温层厚度可减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

　　数据显示，2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%，另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出，在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料，可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。

　　气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说，近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是，生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富，利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式，因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。

　　比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶，该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度，都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等，在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料，有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题，是传统不可再生气凝胶的理想替代品。

　　中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质，将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合，首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控，将纤维素比表面积提高了7个数量级，对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍，体积用量缩减50%—75%，可降解、可再生。

　　气凝胶发展驶入“快车道”

　　气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，开始对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；同年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用；2021年，《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，推动气凝胶等新型材料研发应用。

　　随着气凝胶应用技术不断成熟，气凝胶发展进入“快车道”。不过，李维科说，目前气凝胶研究仍存在一些问题，比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快，与纤维等增强基体材料的黏结性较差；生产过程中会用到许多有机溶剂，容易造成环境污染；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。

　　此外，气凝胶生产成本高昂，产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出，气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破，也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。

　　气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说，气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程，未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。（记者 李 禾）

过年小众特色预制菜更受欢迎******

　　文、图/广州日报全媒体记者 张露、文静、许晓芳

　　“省时又省力！今年过年年夜饭打算购买预制菜，回去简单加热或者翻炒一下就搞定！”市民王女士在线下商超的预制菜货架处挑选多种预制菜产品。随着预制菜的品质不断“在线”，预制菜逐步受到了市民认可。据艾媒咨询数据显示，2022年中国预制菜市场规模达4196亿元，同比增长21.3%，预计2026年预制菜市场规模将达10720亿元。专家分析称，预制菜将在今年年夜饭的市场表现有比较大的提升，这也意味着中国的预制菜市场已经进入产销两旺的阶段，不过预制菜还面临食品还原度等问题，未来更加关注如何在消费端倒逼预制菜产业端创新升级迭代。

　　走访：品质“在线” 一二线城市预制菜“上桌率”更高

　　“今年预制菜的品质‘在线’”，市民何小姐告诉记者，“年三十”的年夜饭打算在家里吃，最近就点了一家品牌的预制菜，尝过后家人感觉不错，决定“年三十”再买一份，作为年夜饭的“硬菜”之一。

　　据生鲜平台公布的调研结果显示，有五成以上的用户会使用预制菜，在北京、上海等追求快节奏的一二线城市，预制菜的“上桌率”更高。其中，“自己做+买一部分预制菜”的受访者比例为32%；有21%的消费者会直接选择套餐礼盒，多为送礼，或最大限度减少做菜负担和失败风险。

　　预制菜逐步受到了市民认可。身为“老广”的何小姐表示，相比之前的预制菜，现在的预制菜许多都会列出里面的菜品内容，买的时候就更清晰了。之前买的6人份预制菜是499元，有虾、海参、蚝豉等，尽管价格不便宜，但分量、口感和味道都可以，性价比不错。

　　“越难处理的食材，其对应的预制菜接受度越高。”盒马3R商品中心总经理田鑫表示，糕团、点心、大海鲜、整块大肉都是消费者青睐的品类。

　　如何呈现一桌令全家满意和期待的年夜饭，一直是很多家庭春节最大的“难题”。今年，沃尔玛推出“整席解决方案”，联手全国18家南北餐饮名店，从松鹤楼、眉州东坡，到上海老饭店、聚春园，到旺顺阁、陶陶居……多道招牌菜以高品质、高还原度复刻到顾客餐桌上，满足消费者足不出户、一桌就可以吃遍全国各色菜系的需求。

　　销售：盆菜产品增量较突出

　　“我们销售最好的是四人份佛跳墙盆菜和盐焗鸡。”广州酒家相关负责人透露，今年截至1月14日，预制菜销售同比已有2倍增长，其中盆菜产品销售增量较突出。为应对预制菜的市场火热，广州酒家相关负责人表示，其做好产销协同，以市场为导向做排产计划和原料储备，动态跟踪销售情况以及库存情况并及时与供应链和生产端进行调整，确保新春期间库存充足。

　　广百超市有关负责人表示，目前消费者趋向于居家吃饭，盆菜礼盒、预制菜商品成为一大卖点。记者注意到，近期不少市民前往广百北京路店超市购买年货，预制菜方面，门店超市则以牛、羊排类销售为主，同时新春之际亦上架多款新春盆菜供大众选购，该类别销售同比增长20%。

　　据美团数据显示，糖醋里脊、狮子头、年年有余八宝饭等预制菜销量上升较快，并预计会在春节前7天进入销量高峰。其中，广东、浙江、上海、江苏等消费者，对预制菜类年夜饭热情更高。美团买菜平台预制菜相关商品销量同比去年增长400%。

　　去年盒马工坊预制菜的销售额同比增长50%，今年预计仍然保持着较高的增幅。

　　创新：走小众化、合作款 抢拼春节预制菜市场

　　而预制菜的品质“在线”和不断地受到消费者的喜爱，这离不开入局预制菜企业的不断创新。“我们不断进行创新，研究出新的产品。”温氏股份下属单位佳味研销中心负责人王晓明接受广州日报全媒体记者采访时表示，除了主打的功夫系列，针对餐饮客户，他们研发出东南亚风味的香茅鸡；对于北方的消费者，他们开发了麻辣鲜香风味的椒麻鸡，“同时，我们还推出具有广东特色的胡椒猪肚鸡汤、椰子鸡汤等汤品。”

　　随着预制菜普及程度提升，另一方面，线上商家为了抢夺这一市场，走小众化、定制化、与知名餐饮合作等路线。据了解，由于预制菜背后的供应链长且复杂，每开发一道新品，就要搭建一条兼具食材运输、初加工、深加工、组装、包装等功能的完整供应链。春节期间用工难、物流时效差等问题，一些商家倾向于做市场认知度更高、更常见的年菜。“但过年的预制菜，都是花胶鸡、佛跳墙、松鼠桂鱼、狮子头等，消费者容易产生审美疲劳，失去消费冲动。”生鲜平台相关负责人表示。

　　为了提升消费者的购买热情，有平台尝试走小众路线，研发市场上没有的新品。上述负责人说，“比如台湾、福建等地，逢年过节常见的经典名菜——红蟳米糕，采用时令海鲜红膏蟹及糯米制成，经过改良，变身‘八宝糯米红膏蟹’在我们平台上架。用户买回家之后，在蒸笼上锅隔水加热15分钟，即可解锁一道大餐”。

　　随着年菜预订进入高峰，生鲜平台亦上线年菜专送服务。“春节也正在成为商家展示自身研发、供应链能力的窗口，同时也是预制菜市场的风向标。”连锁经营产业专家、和弘咨询总经理文志宏表示，小众特色年菜取代“套路”商品，也预示着预制菜会进入新的阶段。

　　数据

　　去年温氏预制菜销量是1.9万吨，同比增长15%左右，其中白切鸡的销量最多，其次是盐焗鸡。

　　美团买菜“象大厨”与“大众点评必吃榜”商家合作的相关预制菜，如陶陶居鱼籽干蒸上市不到半个月，单周销售量超过千份，高于北京线下门店一周的销量。

　　岭南商旅集团旗下酒店品牌盆菜备受欢迎，销售同比上涨超三成。热销产品有花园酒店锦鲤礼盒、中国大酒店福喜盈门礼盒、东方宾馆金玉满堂盆菜等。

　　中国的预制菜市场已经进入产销两旺的阶段

　　近两年，预制菜无疑是年消费市场中的“顶流”，艾媒咨询数据显示，2022年中国预制菜市场规模达4196亿元，同比增长21.3%，预计未来中国预制菜市场保持较高的增长速度，2026年预制菜市场规模将达10720亿元。预制菜行业吸引各品牌入行布局，已步入发展的黄金时期。

　　“预制菜将在今年年夜饭的市场表现有比较大的提升，这也意味着中国的预制菜市场已经进入产销两旺的阶段，同时也说明了C端的预制菜消费正在从被动式消费向主动接受式消费转变。”中国食品产业分析师朱丹蓬接受广州日报全媒体记者时透露。

　　王晓明表示，“现在预制菜市场竞争大，这对我们的产品研究端要求越来越高。得益于温氏全产业链的优势，具有成本、食品安全、品质等保障，预计我们在预制菜的销售还会继续上涨。”

　　朱丹蓬坦言，随着预制菜进入快速增长阶段，其还面临食品还原度等问题，目前并不是所有的菜系都可以去做预制菜或者做好预制菜，“目前国内的预制菜的产业结构相对比较初级，进入预制菜赛道的企业水平参差不齐，所以未来更加关注如何在消费端倒逼预制菜产业端创新升级迭代。”他补充说。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）